甜菊醇糖苷溶液的制作方法

文档序号:15569900发布日期:2018-09-29 04:13阅读:243来源:国知局
本发明涉及用于制备稳定甜菊醇糖苷溶液的方法,所述甜菊醇糖苷溶液可以在食品、饮料和其他产品中被用作甜味剂、香料、增味剂等。由于意识到许多疾病与高糖食品和饮料的消费相关,人们越来越关注糖的替代品。然而,由于担心其安全性,许多人造甜味剂如甘素、甜蜜素和糖精在一些国家被禁止或限制使用。因此天然来源的无热量甜味剂越来越受欢迎。甜草本甜叶菊(steviarebaudiana)产生许多二萜糖苷,其具有优于许多其他高效甜味剂的高强度甜度和感官特性。上述甜糖苷具有一个共同的糖苷配基,甜菊醇,并且在c13和c19位置处碳水化合物残基的数量和类型有所不同。甜叶菊的叶子能够积累至多10-20%(基于干重计)的甜菊醇糖苷。甜叶菊叶中发现的主要糖苷为莱苞迪苷a(2-10%)、蛇菊苷(2-10%)和莱苞迪苷c(1-2%)。发现其他糖苷如莱苞迪苷b、d、e和f,甜菊双糖苷和甜叶悬钩子苷的含量更低(约0-0.2%)。两种主要糖苷——蛇菊苷和莱苞迪苷a(reba)已经被广泛研究并在其作为商业上高强度的甜味剂的适应性方面被表征。在碳酸饮料中的稳定性研究证实了它们的热稳定性和ph稳定剂(changs.s.,cook,j.m.(1983)stabilitystudiesofsteviosideandrebaudiosideaincarbonatedbeverages.j.agric.foodchem.31:409-412)。甜菊醇糖苷彼此不同之处不仅在于分子结构,还在于它们的味道特性。通常发现蛇菊苷比蔗糖甜110-270倍,莱苞迪苷a比蔗糖甜150-320倍,和莱苞迪苷c比蔗糖甜40-60倍。杜尔可苷a比蔗糖甜30倍。莱苞迪苷a具有收敛性最小,苦味最小,持续最少的余味,因此在主要甜菊醇糖苷中具有最有利的感官属性(tanaka0.(1987)improvementoftasteofnaturalsweeteners.pureapp1.chem.69:675-683;phillipsk.c.(1989)stevia:stepsindevelopinganewsweetener.in:grenbyt.h.ed.developmentsinsweeteners,vol.3.elsevierappliedscience,london.1-43)。使用水或有机溶剂由甜叶菊(steviarebaudiana)提取和纯化甜糖苷的方法例如描述在美国专利号4,361,697;4,082,858;4,892,938;5,972,120;5,962,678;7,838,044和7,862,845中,其各自以其整体通过引用并入本文。除了提取和纯化的甜糖苷之外,由于通过改性实现的增强的功能和感官性能,经常使用改性的甜菊醇糖苷。尽管使用甜菊醇糖苷及其改性形式的好处,但甜菊醇糖苷的溶解度和澄清溶液稳定性仍然是甜菊醇糖苷在消费者食品和饮料产品中使用的问题,特别是在那些以商业规模制备的产品中。甜叶菊衍生的成分,特别是那些纯度较高的成分,在水溶液中会面临溶解度的挑战。尽管粗甜叶菊叶提取物可以是水溶性的,但当从叶提取物中纯化甜菊醇糖苷时,甜菊醇糖苷变得难以溶解并维持在溶液中。纯化的甜菊醇糖苷提取物在室温下具有通常为0.05%至1%(w/w)的水溶解度值,并且难以长时间保持澄清溶液形式。商业食品和饮料生产通常需要使用能够以各种形式递送的稳定成分,其能够经受温度变化、力、与其他成分的化学相互作用等。因此,需要提供一种甜菊醇糖苷溶液,该溶液可以以液体形式使用并且随着时间和在各种条件下保持稳定。发明概述本发明涉及克服以液体形式使用甜菊醇糖苷的问题。本发明描述了用于制备稳定、澄清液态甜菊醇糖苷成分的方法,其可以在多种食品和饮料中用作甜味剂、甜味增强剂、调味剂和/或调味改性剂。本发明的方法包括以下步骤:提供甜菊醇糖苷,将其与多元醇(例如丙二醇)合并,任选地搅拌下加热合并物,并且随后冷却合并物以得到液态甜菊醇糖苷成分。液态甜菊醇糖苷成分是澄清的溶液,其在各种条件下长时间稳定。在某些实施方案中,液态甜菊醇糖苷成分是视觉上澄清的溶液,其可稳定至少45天。液态甜菊醇糖苷成分包含在甜叶菊植物中发现的甜菊醇糖苷。所述甜菊醇糖苷选自包括蛇菊苷、任何莱苞迪苷,例如莱苞迪苷a、莱苞迪苷b、莱苞迪苷c、莱苞迪苷d、莱苞迪苷e、莱苞迪苷f、莱苞迪苷i、莱苞迪苷m、莱苞迪苷n、莱苞迪苷o、杜尔可苷a、甜菊双糖苷、甜叶悬钩子苷以及在甜叶菊植物中发现的甜菊醇糖苷,和其混合物的组。在一个实施方案中,甜菊醇糖苷是高度纯化的例如具有大于90%、95%、97%或99%纯度的甜菊醇糖苷。高度纯化的甜菊醇糖苷的非限制性实例包括高度纯化的莱苞迪苷a和高度纯化的莱苞迪苷d。纯化甜菊醇糖苷的方法描述于美国专利号7862845、8293302和8377927中,其各自以其整体通过引用并入本文。在其它实施方案中,甜菊醇糖苷可以包含甜菊醇糖苷的混合物的甜叶菊提取物的形式使用。所述提取物可以由水萃取方法的任何步骤取得,例如如描述于美国专利号7838044中的。所述提取物可以含有在植物中发现的近原始比例的甜菊醇糖苷,或可以经受中间提取和/或纯化步骤以提供甜菊醇糖苷所需的浓度和比例。在某些实施方案中,在甜叶菊提取物中存在所需浓度的某些甜菊醇糖苷,例如莱苞迪苷a、莱苞迪苷b、莱苞迪苷d等。所述液态甜菊醇糖苷成分可以额外或可选地包含改性甜菊醇糖苷,例如糖基化的甜菊醇糖苷。糖基化的甜菊醇糖苷具有一个或多个与甜菊醇糖苷结构的c-13和/或c-19位连接的葡萄糖单元。在某些实施方案中,加入1-2个葡萄糖单元。在其它实施方案中,将3-9或10-20或其一些组合的葡萄糖单元加入到甜菊醇糖苷中。糖基化甜菊醇糖苷的一些方法描述于美国专利号8257948、8318232、8318459、8323716、8501261、8669077、8735101、8911971、8993269和9055761中,其各自以其整体通过引用并入本文。已经发现糖基化甜菊醇糖苷影响所添加的产品的甜味和/或风味特征。在一个实施方案中,甜菊醇糖苷首先经历梯度加热过程以提高其溶解度。甜菊醇糖苷的溶解度也可以通过在梯度加热方法之后使用梯度冷却方法来提高。在美国专利号8993028和美国专利申请公开号20130330463中描述了这种梯度加热和梯度冷却方法的实例,其每一个以其整体通过参考并入本文。所获得的液态甜菊醇糖苷成分可作为甜味剂、甜味增强剂、增味剂和调味改性剂用于各种食物和饮料中,包括软饮料、液体饮料增强剂、非碳酸饮料、冰淇淋、饼干、面包、果汁、牛奶或乳制品、烘焙食品和糖果产品。应该理解的是,前面的一般描述和下面的详细描述二者均是示例性和解释性的,并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。发明详述本发明的优点由以下给出的详细描述将变得更加显而易见。然而,应该理解的是,尽管指出了本发明的优选实施方案,但是详细描述和具体实施例仅仅是以示例的方式给出,因为由该详细描述在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。甜菊醇糖苷成分的溶解度和澄清溶液稳定性影响了它们在体系中的使用,其中溶解度或澄清溶液稳定性或两者均是重要的因素。典型的甜菊醇糖苷成分在室温下具有从小于0.01至约2%范围的水溶解度水平。即使甜菊醇糖苷成分具有合适的溶解度,所得溶解液的稳定性通常也是短时间的,通常为几分钟至几小时,使得难以在商业生产过程中使用这种溶液。如本文所使用的,术语“溶解度”应当被定义为甜菊醇糖苷形成视觉上澄清溶液的能力。表述“澄清溶液稳定性”应被定义为甜菊醇糖苷溶液保持澄清的时间段。本文使用的“澄清”应被定义为视觉上澄清,并且没有可见的沉淀或浑浊。使用表述“甜菊醇糖苷”应包括任何甜菊醇糖苷,甜菊醇糖苷的组合以及甜菊醇糖苷的改性形式。甜菊醇糖苷成分可以高纯的形式,或以共混物使用,其提供了功能和感官优势。取决于期望的结果,共混物可以以各种比例包括两种或更多种甜菊醇糖苷或改性甜菊醇糖苷。在一些共混物中,一种甜菊醇糖苷可以形成大部分共混物,或甜菊醇糖苷可以在共混物中以大约等量存在。其他形式的甜菊醇糖苷成分包括提取物,其可以最小程度地被加工以除去大部分植物杂质,或者适度或高度被加工以增加提取物中所需甜菊醇糖苷的浓度。在一个实施方案中,令人惊讶地发现使用丙二醇或其他多元醇来溶解甜菊醇糖苷成分,特别是甜菊醇糖苷共混物,为所得溶液提供溶解度和澄清溶液稳定性。在水溶液中以约10-50%w/w范围内的浓度(丙二醇与水)提供丙二醇。将甜菊醇糖苷,无论纯的形式还是共混物,加入到丙二醇中,任选地首先加热至约70℃至约90℃,或约75℃至约85℃的温度。在某些实施方案中,丙二醇首先加热至约80℃的温度。在将甜菊醇糖苷成分加入到丙二醇或加热的丙二醇中时,连续搅拌混合物直至甜菊醇糖苷完全被溶解。得到的溶液是视觉上澄清的,并且具有与纯水的澄清度相似、基本上等同或等同的澄清度。在另一实施方案中,令人惊讶地发现,基本上无水体系中的丙二醇能够溶解甜菊醇糖苷成分,特别是甜菊醇糖苷提取物,并产生高度浓缩的甜菊醇糖苷成分溶液,并为所得溶液提供优异的溶解度和澄清溶液稳定性。如本文所用的,表述“基本上无水体系”是指未将可量化的量的水加入到体系中,并且体系中存在的任何水仅仅是可以固有地包含在溶液组分中的痕量。如果加热丙二醇或其它多元醇,则随后将液态甜菊醇糖苷成分溶液冷却至约20℃至25℃的室温用于进一步应用。得到的溶液长时间保持澄清,从1周至1个月。出乎意料地发现,与上述常规溶解度水平相比,用该方法可以制备相对高浓度的甜菊醇糖苷成分溶液,浓度范围从约5wt%至40wt%。与相同甜菊醇糖苷成分的水溶液相比,这代表溶解度增加约2.5至4000倍。在一些实施方案中,观察到相比相同甜菊醇糖苷成分的水溶解度提高了2000倍的溶解度。即使在这些高浓度下,甜菊醇糖苷成分溶液也会随着时间的推移而保持澄清。以下实施例旨在使得实现并且举例说明,而非限制本发明,其全部的范围在附带的权利要求中定义。对比实施例1:桌面甜菊醇糖苷甜味剂基于(网站)提供的说明,评估了可商购的桌面甜菊醇糖苷甜味剂在水和丙二醇中的溶解度。将3g桌面甜味剂与9ml的丙二醇混合,得到30%的混合物。将混合物微波处理,用手摇动并冷却,并重复该过程6次。混合物形成高粘稠粗砂质的不透明糊状物。对比实施例2:可商购的高度纯化的甜叶菊成分将reba97(可获自tereospurecircle溶液(www.stevia-tereos-purecircle.com))以与对比实施例1相同的方式与丙二醇混合。形成了相似的粘稠粗砂质的不透明糊状物。实施例1:甜菊醇糖苷成分的共混物制备了三种可商购的甜菊醇糖苷成分的共混物,如下:表1a甜菊醇糖苷成分量(%w/w)reba+蛇菊苷≥75rebc+蛇菊苷≥8总甜菊醇糖苷≥95制备了一系列丙二醇溶液,并将各自加热至约80℃。在恒定的搅拌下以不同的浓度将甜菊醇糖苷共混物加入到丙二醇溶液中,并且同时将溶液的温度保持在约80℃。测量形成澄清甜菊醇糖苷溶液的时间。允许所得的甜菊醇糖苷成分溶液冷却,然后将每种溶液分成两个样品,一个样品在室温(约20℃)下保存,而另一个样品在约4℃的温度下冷藏保存。在60天后测量甜菊醇糖苷成分溶液的澄清溶液稳定性。结果在表1b中显示。表1b%甜叶菊5%10%20%25%30%40%共混物i10g20g40g50g60g80g丙二醇100g100g80g75g70g60g水90g80g80g75g70g60g总计200g200g200g200g200g200g60天室温稳定性澄清澄清澄清澄清略微浑浊略微浑浊60天冷藏温度稳定性澄清澄清澄清澄清略微浑浊略微浑浊实施例2:各种甜叶菊甜味剂在50:50比例的丙二醇和水中的溶解度将50%丙二醇和50%水的溶液加热至约80℃。每种甜叶菊共混物都在不同的浓度下测试,以确定产品的最大溶解度。在恒定的搅拌下将甜菊醇糖苷共混物以不同的浓度加入到丙二醇溶液中,同时将溶液的温度保持在约80℃。测量了形成澄清甜菊醇糖苷溶液的时间。允许所得的甜菊醇糖苷成分溶液冷却,然后将每种溶液分成两个样品,一个样品在室温(约20℃)下保存,而另一个样品在约4℃的温度下冷藏保存。在60天后测量甜菊醇糖苷成分溶液的澄清溶液稳定性。在表2a中显示了共混物组成,在表2b中显示了溶解度和澄清度结果。表2a样品甜叶菊共混物总的甜菊醇糖苷(%)1莱苞迪苷a≥50%≥95%2莱苞迪苷a≥97%≥95%3莱苞迪苷a≥99%≥95%4莱苞迪苷b≥95%5莱苞迪苷a≥70%≥95%6莱苞迪苷d≥50%≥95%表2b样品评论120%w/w澄清和1个月稳定220%w/w澄清和1周稳定,1个月变成固体3不溶解420%w/w在30分钟内变固体520%w/w澄清和1周稳定,1个月成半固体糊状物6以10%w/w尝试,形成不溶的糊状物液体饮料增强剂液体饮料增强剂,通常称为“滴剂”,对于调味、增甜、着色或增强饮料如水、茶、咖啡或其他含水饮料已变得非常流行。这些饮料增强剂通常是澄清溶液并且通常包含高浓度的溶于水中的甜味剂。需要高浓度以使仅用一滴或几滴增强剂增甜、调味或以其他方式增强饮料的标准用量,例如8、16或24盎司的饮料。消费者希望这些增强剂在这些增强剂的保存期内澄清并且没有可见的晶体或浑浊。其他增强剂,例如一些咖啡增香剂,不必须是澄清的,可以类似于牛奶或奶油,并且是理想地光滑的和在它们的稠度上是可流动的,在增强剂中不含晶体或颗粒。意外地发现,通过使用基本上无水体系,可以制备仅使用基于甜叶菊的成分作为甜味剂的液体饮料增强剂,并且在增强剂的期望保存期限内保持澄清和稳定。在某些实施方案中,基于甜叶菊的成分以5-10%w/w,例如8wt%或9wt%的量存在。在一个实施方案中,基本上无水体系包含食品级丙二醇。其他食品级多元醇包括甘油、山梨糖醇和甘露醇。实施例3:液态饮料增强剂使用表3中列出的配方制备液态饮料增强剂表3成分量丙二醇34.25ml甜叶菊提取物3g马来酸10g山梨酸钾0.5g柠檬酸钾1.25g调味剂0.825g液态饮料增强剂使用以下步骤制备。将测定体积的丙二醇加热并保持在80℃,然后加入马来酸,进行声处理并定期涡旋以溶解丙二醇中的马来酸。然后加入甜叶菊提取物粉末并使其溶解,随后加入也被溶解的山梨酸钾。加入柠檬酸钾,进行声处理并定期涡旋直至柠檬酸钾也被溶解。然后将溶液冷却至室温,加入香料并充分混合以形成液态饮料增强剂。以上描述的步骤顺序可以改变,省略或者改变一些步骤,以生产液态饮料增强剂。应当理解,本文所示的前面的描述和具体实施方案仅仅是对本发明的最佳模式及其原理的说明,并且本领域技术人员可以在不脱离本发明精神的情况下作出修改和添加,本发明的整个范围由所附权利要求来限定。当前第1页12
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